Zapnij gogle i w drogę. Wirtualna rzeczywistość rządzi w motoryzacji [MOTO 2030]

Łukasz Kifer
Wirtualna, rozszerzona i mieszana rzeczywistość zdobywają motoryzacyjny rynek szturmem i ze wszystkich stron. Dlaczego? Bo pozwala oszczędzić czas, pieniądze oraz zdrowie.

MOTO 2030 to copiątkowy cykl Gazeta.pl, w którym poruszamy najważniejsze tematy dotyczące przyszłości motoryzacji, transportu i technologii. Nie zabraknie tu także ciekawych historii konstruktorów oraz opisu dziejów firm, których przeszłość ma wpływ na to, jak będzie wyglądała motoryzacja przyszłości. Samochody, drogi i miasta na naszych oczach bardzo dynamicznie się zmieniają. Co piątek dziennikarze Moto.pl będą o tych zmianach pisać. Tutaj znajdują się wszystkie artykuły z cyklu MOTO 2030.

W hollywoodzkim kultowym klasyku "Tron" informatyk Kevin Flynn (Jeff Bridges) musiał walczyć o życie na wirtualnym motocyklu. W motoryzacyjnej realnej-wirtualnej rzeczywistości inżynierowie też walczą, ale o nasze życia. W codzienność konsumentów wirtualna rzeczywistość, mimo szumnych zapowiedzi i wielkich oczekiwań, wkracza bardzo powoli, chociaż nieubłaganie.

Zobacz wideo

Za to w przemyśle motoryzacyjnym królują już wszystkie dziedziny inżynierii informatycznej: wirtualna (Virtual Reality), rozszerzona (Augmented Reality) oraz mieszana (Mixed Reality) rzeczywistość. W 2019 roku wartość "wirtualnego" biznesu w branży motoryzacyjnej była oceniana na mniej niż 760 milionów dolarów. Według najnowszych prognoz w 2027 roku ten rynek będzie wart aż 15 miliardów dolarów, ze średnim rocznym wzrostem (CAGR - skumulowany roczny wskaźnik wzrostu) o ponad 45 proc.

Skąd takie optymistyczne oczekiwania? Rynek wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości ruszył z kopyta w 2020 roku. Złożyło się na to kilka czynników. W tym samym czasie zgrały się możliwości technologiczne, budżety i realna potrzeba stosowania takich technologii. Koncerny motoryzacyjne inwestują w tę gałąź przemysłu komputerowego naprawdę duże pieniądze.

Henrik FiskerHenrik Fisker i Ocean. Duńczyk chce wywrócić rynek motoryzacyjny do góry nogami [MOTO 2030]

Są trzy rodzaje sztucznej rzeczywistości

Przede wszystkim warto wyjaśnić podstawowe pojęcia opisujące rzeczywistość powstającą na komputerach. Najprostszy rodzaj to Augmented Reality, czyli rozszerzona rzeczywistość. Nie wszyscy zdajemy sobie z tego sprawę, ale zaczynamy mieć z nią do czynienia w codziennym życiu i najnowszych modelach samochodów.

Rozszerzona rzeczywistość oznacza, że na obraz widziany na ekranie monitora albo przez szybę są nakładane dodatkowe informacje i elementy, które go wzbogacają. Niektóre samochody są już wyposażone w przezierne wyświetlacze na przednich szybach z funkcją rozszerzonej rzeczywistości.

Kolejnym etapem wspomaganej rzeczywistości jest Mixed Reality - rzeczywistość mieszana. W niej również przenikają się obrazy prawdziwe i stworzone na komputerach. Mieszana rzeczywistość od rozszerzonej różni się tym, że elementy wirtualne nie tylko nakładają się na realne, ale poruszają w prawdziwej rzeczywistości z pełną świadomością jej ograniczeń. To znaczy, że wirtualna piłka może odbijać się od prawdziwych elementów otoczenia albo chować za nimi.

Finalnym wcieleniem komputerowego świata jest pełna wirtualna rzeczywistość. Uczestnik funkcjonuje tylko w niej i jest kompletnie odcięty od świata zewnętrznego. Łączą go z nim jedynie elementy sterujące albo kabina samochodu, ale cały widziany obraz jest efektem pracy komputerów.

Mieszana rzeczywistość w goglach Vario i samochodzie VolvoMieszana rzeczywistość w goglach Vario i samochodzie Volvo fot. Volvo

Ostatnia dekada to eksplozja wszelkich przejawów wirtualnej rzeczywistości

Do niedawna łatwiej było symulować rzeczywistość wirtualną na filmach science fiction (takich jak "Tron" albo "Kosiarz Umysłów") niż zrealizować ją w realnej rzeczywistości. Dopiero w ostatniej dekadzie możliwości obliczeniowe komputerów pozwoliły na wprowadzanie tych fantazji w życie, a dosłownie w ostatnich latach układy scalone stały się tak kompaktowe, że można je zastosować w motoryzacji.

Zgodnie z prawem Moore'a moc obliczeniowa procesorów podwaja się mniej więcej co dwa lata. Dlatego, gdy osiągnęła poziom pozwalający na liczenie wirtualnej rzeczywistości, postęp w tej dziedzinie ruszył lawinowo. Również dopiero ostatnio parametry techniczne wyświetlaczy (rozdzielczość, częstotliwość odświeżania, przezroczystość) oraz innych urządzeń wejścia i wyjścia pozwoliły na jej zobrazowanie.

Toyota Prius INajnowsze dzieje hybryd. Właśnie opanowują świat [MOTO 2030]

Opis brzmi bardzo technicznie, ale chodzi o to, że od zaledwie od niedawna informatycy mają odpowiednie narzędzia, które pozwalają urzeczywistnić wizje z filmów i książek. Poza tym pomysł trafił na podatny grunt. Jest nim przemysł motoryzacyjny, który dysponuje wysokimi sumami na opracowanie i rozwój (R&D) nowych produktów.

Gdy jego decydenci dowiedzieli się, że świat da się dokładnie odwzorować w pamięci komputerów, od razu pojęli, że to niesamowita szansa dla ich środowiska. Jedną z pierwszych samochodowych firm, które poważnie potraktowały temat wirtualnej rzeczywistości, było Volvo.

Już w 2019 roku szwedzki koncern używał do pracy środowiska mixed i virtual reality. Do jego obsługi używa się specjalnego kombinezonu i gogli opracowanych przez technologiczny startup Varjo z Finlandii. Celem był efektywnie działający systemu wirtualnej rzeczywistości, którego zalety można wykorzystać w motoryzacji.

Najważniejszym czynnikiem popularyzującym wirtualną rzeczywistość w 2020 roku była pandemia koronawirusa. Jednak nie chodzi o to, że prawdziwe życie zaczęło nas przerażać. Wirus, który praktycznie zatrzymał samochodowy biznes na całe miesiące, jednocześnie wywołał eksplozję postępu w niektórych jego dziedzinach. Jedną z nich był właśnie VR/AR/MR.

Big Tech kontra motoryzacyjni giganciBig Techy kontra samochodowe koncerny. Informatyczni giganci przejmują motoryzacyjny rynek [MOTO 2030]

Koncerny motoryzacyjne tworzą zespoły złożone z pracowników z całego świata i korzystają z ośrodków zlokalizowanych na różnych kontynentach. Pandemia wykluczyła dalekie podróżowanie, a nawet bardzo utrudniła spotykanie się w większych grupach.

Idealne remedium na taki problem stanowi praca w rzeczywistości wirtualnej. Zastanówmy się, do czego może służyć VR, AR i MR w przemyśle motoryzacyjnym, bo potencjalnych zastosowań jest bardzo wiele.

 

Wirtualna rzeczywistość pozwala zrezygnować z makiet

Wirtualna albo mieszana rzeczywistość pozwala przyspieszyć proces projektowania nadwozia i wnętrza oraz przynajmniej częściowo pominąć etap tworzenia makiet. Zupełnie czymś innym jest patrzenie na bryłę albo kabinę samochodu na ekranie monitora i oglądanie jego sylwetki lub wnętrza ze wszystkich stron, choćby wirtualnie.

Volvo twierdzi, że jest pierwszą firmą motoryzacyjną na świecie, która już dwa lata temu używała wirtualnych gogli i rzeczywistości mieszanej do sprawdzania ergonomii wnętrz samochodów szwedzkiej marki. Oczywiście w ten sposób (jeszcze) nie poczujemy jakie są w dotyku i w czasie działania pokrętła oraz przyciski, ale makieta też nie dostarczy takich wrażeń. To cechy, które można zbadać oddzielnie, wystarczy wykonać prototypy samych przełączników.

Elon Musk, szef TesliW szalonym umyśle Elona Muska. Szef Tesli wymyśla motoryzację na nowo i ratuje świat [MOTO 2030]

Dzięki wirtualnej rzeczywistości można zbadać widoczność z miejsca kierowcy, zanim jeszcze auto zacznie istnieć. Przy wspomaganiu jej prostymi urządzeniami mechanicznymi da się sprawdzić pozycję za kierownicą i jak jej zmiana wpływa na ergonomię środowiska pracy kierowcy oraz działanie innych ważnych elementów. Dawniej wymagałoby to czasochłonnego tworzenia kosztownych makiet w naturalnej skali (1:1).

Inny znakomity "pandemiczny" przykład to zdalna praca zespołów inżynierów i projektantów. Dzięki wirtualnej rzeczywistości nad jednym modelem mogą pracować w czasie rzeczywistym ludzie z całego świata. Dawniej ułatwiałoby to i przyspieszało pracę, pozwalając uniknąć podróży. Teraz może być jedynym sposobem na wspólne działanie.

W ten sposób wygląda praca w wielu motoryzacyjnych firmach. Wiemy na pewno, że z takiego rozwiązania korzystają koncerny Volkswagen oraz Ford, a na pewno i wiele innych. Drugi z wymienionych nawet stworzył skomplikowane i kosztowne środowisko do pracy wirtualnej nazwane FIVE - Ford Immersive Vehicle Environment.

Wymaga specjalnie przygotowanego pomieszczenia pełnego czujników ruchu oraz markerów (znaczników, na podstawie których komputer odwzorowuje sylwetkę) umieszczonych na kombinezonach pracowników. Ford twierdzi, że dzięki wirtualnej "produkcji" prototypów przyszłych samochodów udaje się pominąć średnio ponad 900 czynności przy każdym nowym modelu auta.

Wirtualne testy Volvo w goglach VarioWirtualne testy Volvo w goglach Vario fot. Volvo

Projektowanie to nie wszystko. Czas wsiąść do wirtualnego auta

W sztucznej rzeczywistości można też testować samochody i to na kilka sposobów. Dzięki przywilejowi jakim jest praca dziennikarza motoryzacyjnego kilkukrotnie miałem okazję uczestniczyć w takich testach. Polegają na założeniu gogli z trójwymiarowymi ekranami za kierownicą prawdziwego auta i... jeździe.

Na specjalnie zabezpieczonym i przygotowanym terenie (zwykle to płyta lotniska) kierowca ma okazję prowadzić prawdziwy samochód, ale wyimaginowanym środowisku. Do tej czynności używa się też rozszerzonej albo mieszanej rzeczywistości, na przykład dodając sztuczne przeszkody na prawdziwej drodze. Dzięki temu można przetestować nie tylko zachowanie nowego modelu auta albo ergonomię wnętrza ale też reakcje kierowcy na przykład w czasie tzw. testu łosia (omijanie przeszkody).

Wirtualną rzeczywistość nie zawsze można obejrzeć. Systemom autonomicznej jazdy wszystko jedno, czy mapa otoczenia jest tworzona w czasie rzeczywistym na podstawie danych pochodzących z armii samochodowych czujników, kamer i radarów, czy wcześniej zaprojektowana na komputerze.

Dbając o identyczne sygnały inżynierowie mogą w bezpieczny i szybki sposób sprawdzić oraz przewidzieć zachowanie takich układów. W ten sposób da się wyeliminować większość błędów sztucznej inteligencji (a tak naprawdę informatyków) już w fazie projektu.

Audi e-tron GTDźwięki ciszy. Po co sztuczne brzmienie silnika w elektrycznym samochodzie? [MOTO 2030]

Już niedługo będą wirtualne kursy jazdy

Wróćmy do nauki oraz treningów. Najprostszym rodzajem wirtualnej rzeczywistości i sposobem na podniesienie umiejętności kierowców są po prostu symulatory jazdy, a nawet zaawansowane gry samochodowe, które dobrze oddają czynność prowadzenia auta. W ten sposób można również odtwarzać wypadki i kolizje, które zdarzyły się wcześniej.

Z zalet wirtualnej jazdy mogą korzystać początkujący (zanim trafią na kurs prawa jazdy, przyzwyczajają się do prowadzenia pojazdu), ale i zawodowi kierowcy wyścigowi. Powszechnie wiadomo, że ci ostatni trenują na symulatorach od wielu lat, a ostatnio ze względu na pandemię, nawet biorą udział w wirtualnych wyścigach. Wkrótce będą mogli siedzieć w domu i w tym samym czasie ścigać się prawdziwymi bolidami.

Jeśli mowa o symulatorach jazdy i wyścigach, wstyd byłoby nie zaznaczyć wielkiego udziału branży rozrywkowej w rozwoju technologii służących do wirtualnej rzeczywistości.

 

Do tej pory większość profesjonalnych i komercyjnych rozwiązań korzysta z silników graficznych opracowanych na potrzeby gier komputerowych: Unity, Unreal Engine, CryEngine oraz innych. Gracze dobrze znają te nazwy, bo przewijają się w czołówkach ich ulubionych produkcji.

Wirtualna, rozszerzona i mieszana rzeczywistość pozwala na trenowanie nie tylko kierowców. Można tak uczyć również pracowników fabryki poznawać nowe środowisko pracy, wykonywać nowe czynności. Także badać ergonomię stacji na linii produkcyjnej oraz ją dostosować do potrzeb produkcji, aby dzięki temu była bardziej sprawna i bezpieczniejsza.

Korzystając z mieszanej rzeczywistości można zdalnie uczyć mechaników przeprowadzać nowe czynności serwisowe, a nawet udzielać interaktywnego instruktażu właścicielowi auta, który pod okiem zdalnego (prawdziwego lub komputerowego) serwisanta może samodzielnie wykonać niektóre naprawy.

Pewnie większość z nas nie ma ochoty na grzebanie we własnym aucie, ale zdarzają się sytuacje, gdy nie mamy wyboru. Jeśli przebywamy w odległych zakątkach świata lub mamy do czynienia z sytuacją awaryjną, to może być jedyne wyjście.

 

Wirtualna rzeczywistość w służbie marketingu

Jeśli to za mało argumentów na poparcie tezy, że sztucznie stworzona rzeczywistość ma wielkie pole do popisu w motoryzacji, mamy kolejne. Gdy salony sprzedaży nowych aut zostały zamknięte, większość producentów szybko skonstruowała informatyczne rozwiązania pozwalające przenieść proces zakupu do komputera.

To pierwszy krok. Następnym może być kompletnie wirtualna lub mieszana rzeczywistość, w której potencjalny nabywca obejrzy ze wszystkich stron przyszły samochód w wymarzonej wersji oraz kolorze. Potem wsiądzie do niego, a w ekstremalnej wersji wręcz odbędzie jazdę testową. To rozwiązanie idealne zwłaszcza dla producentów, którzy nigdy nie zbudowali sieci sprzedaży albo chcą wyeliminować fizyczne salony.

Wirtualny showroom oferuje już Tesla, a w przyszłości możemy spodziewać się podobnego ruchu ze strony Volvo. Od kilku lat producenci samochodów, między innymi Toyota i Audi, testują takie rozwiązania na swoich klientach.

Dzięki niemu zainteresowani zakupem mogą obejrzeć nowy model samochodu znacznie dokładniej niż w rzeczywistości. Między innymi dlatego, że na życzenie karoseria staje się... przezroczysta, ukazując rozmieszczenie i działanie elementów napędu oraz innych mechanizmów normalnie ukrytych przed ich wzrokiem.

Prototyp koncepcyjny Peugeot 20CupSamochody koncepcyjne. Skąd się wzięły, po co istnieją i czy da się nimi jeździć? [MOTO 2030]

Wreszcie rozszerzona rzeczywistość (AR) może pomagać w codziennej jeździe już zakupionym autem. Coraz więcej samochodów ma ekrany przezierne wyświetlające informacje na przedniej szybie. Rozwiązanie zwane HUD (Head Up Display) zostało zaczerpnięte z samolotów myśliwskich.

Niektóre samochodowe układy tego typu już korzystają z dobrodziejstw rozszerzonej rzeczywistości. W nowych modelach Mercedesa (klasa S W223) i Volkswagena (ID.3 oraz ID4.) animowane strzałki na przedniej szybie umieszczone w odpowiednim miejscu pokazują moment skrętu, a poziomy pasek na samochodzie przed nami określa bezpieczną odległość przy awaryjnym hamowaniu. To dopiero początek.

 

Ośrodki pracujące nad VR są w całym świecie. Także w Polsce

Nowe technologie, w tym wszelkie rodzaje sztucznej rzeczywistości, najszybciej rozwijają się w USA. Motoryzacyjni giganci już wydają miliony dolarów na współpracę ze startupami i gigantami z Doliny Krzemowej.

Wśród nazw przewijają się te bardzo znane (Autodesk, Google, Microsoft, HTC, Oculus), kojarzące się jednoznacznie z rynkiem motoryzacyjnym (m.in. Bosch i Contintental) oraz bardzo egzotyczne dla niezorientowanych osób (ZeroLight, Unity Technologies, Augmented Pixels, NEXT/NOW, Sensorama, OmniVirt i wiele innych).

Mało kto spoza branży o tym wie, ale jednym z liderów zastosowania sztucznej rzeczywistości w przemysłowym projektowaniu i szkoleniu jest polska firma 4EXPERIENCE z Bielska-Białej. Wśród jej ponad 150 zadowolonych klientów znajdują się także koncerny motoryzacyjne, na przykład Ford. 4EXPERIENCE oferuje szeroką gamę dostosowanych do indywidualnych potrzeb rozwiązań z zakresu rzeczywistości wirtualnej (VR) oraz rozszerzonej (AR).

Samochód autonomiczny AppleProjekt Tytan. Samochód autonomiczny Apple. Najwyższa pora na iCar [MOTO 2030]

Sztuczna tworzona przez komputerowe procesory rzeczywistość ma tak wiele zastosowań w przemyśle motoryzacyjnym, że trudno przestać je wymieniać. Od etapu projektowania samochodów, przez ich tworzenie, testowanie, trenowanie pracowników i kierowców, po sprzedaż oraz marketing, a kończąc na dostarczaniu innowacyjnych rozwiązań klientom. Samochodowe firmy ogranicza tylko wyobraźnia. A gdy jej zabraknie, natychmiast z pomocą przyjdzie wirtualna rzeczywistość, która od kilku lat pomaga przekraczać jej granice.

Wirtualny bolid Team Fordzilla P1 - efekt współpracy centrum projektowego Ford z milionami graczyWirtualny bolid Team Fordzilla P1 - efekt współpracy centrum projektowego Ford z milionami graczy fot. Ford